1960年Cantwell,T.提出地下介质电性是张量阻抗，1972年Vozoff,K.,对张量阻抗方法进行了系统归纳。张量阻抗与电磁场的关系为：称为张量阻抗关系式。除了极高频率之外，Ez分量很小，很难观测到，因此张量阻抗关系归结为：可见，在二维或三维构造情况下，电场Ex不仅由Hy感应出，而且部分还由Hx感应出。由Hy感应的Ex依赖于张量阻抗Zxy，由Hx感应的Ex依赖张量阻抗Zxx，张量阻抗值Zyx，Zyy也有类似依赖关系。我们的目的是在地面观测不同频率的电磁场信号Hx，Hy，Ex和Ey，然后求解地下不同深度的张量阻抗要素值Zxy，Zyx，Zxx和Zyy。根据简单的数学原理可知，从两个代数方程式（公式4）是无法解出四个张量阻抗要素值的。若有解，至少要有两组相互***的变化磁场值H1和H2，共同组成四个方程式，即：（所谓相互***的变化磁场是指极化方向不同或极化类型不同的变化磁场）联立该四个方程式便可解出四个张量阻抗要素值由于标量阻抗可控源法CSAMT在地面只观测一个磁场水平分量Hy和一个电场水平分量Ex，因此无法解出四个张量阻抗要素。要解出四个张量阻抗要素的必要条件是：（1）在地面要观测互为垂直的四个电磁场分量Hx，Hy和Ey，Ex；（2）在观测的电磁场信号中至少要有两组极化方向或极化类型不同的磁场信号。基于此，德国Metronix公司于2010年研制成功张量可控源电磁法仪器设备和数据处理软件系统，并投入市场。其中包括张量可控源发射装置，接收系统和数据处理及反演软件系统。张量可控源电磁法发射装置，分为旋转偶极发射装置和交替偶极发射装置旋转偶极发射装置可以发射不同极化方向、不同强度和不同频率的变化磁场，以组成类似于公式(6)和(7)的方程组，从而解出四个张量阻抗值Zxx，Zyy，Zxy和Zyx，其原理是：发射装置是由三个接地电极（U、V、W）组成三对偶极发射装置（图2），也即三个电极分别与张量发射机TXM-22的三个极性开关连接，在脉冲宽度调制控制器的控制下同时向地下分别发送不同频率、不同强度和不同极性的电流I1，I2和I3。图2全区张量CSAMT发射装置由于I1，I2和I3同时注入地下，因此它们在地下组成一个在给定频率下的合成电流矢量。当改变I1，I2和I3中的任何一个电流强度和极性时，合成电流矢量的方向、即磁场极化方向随之改变，因此张量发射装置可以产生任意极化方向的磁场信号。在******况下、即发射电流I1，I2，I3之间成倍数关系改变，极性成正负关系改变时，可以发射六种不同方向的合成电流矢量，它们是=0°=180°,=120°=-60°,=60°=-120°,=30°=-150°,=150°=-210°，=270°=-90°可形成六种不同极化方向的磁场信号H1，H2，H3，H4，H5和H6。这样方程组（4）便可扩展成包括发射磁场H1和H2的方程组（8），包括发射磁场H1和H3的方程式（9），以及包括磁场H1和H4，H1和H5，H1和H6的三个方程组；包括H2和H3，H2和H4，H2和H5，H2和H6的四个方程组；包括H3和H4，H3和H5，H3和H6的三个方程组；包括H4和H5，H4和H6的两个方程组；以及包括H5和H6的方程组；总计共可组成15个方程组，从而可解出15组四个张量阻抗要素值。为了在接收点处获得强的电磁场信号，每对合成电流矢量的夹角应在45°-135°之间。在数据处理中选择15组张量阻抗要素中质量***好的一组求取其主轴方位，计算TE模式和TM模式下的视电阻率和阻抗相位曲线以及其它MT参数。在实际应用中，如果测区内布置有大量的、面积性分布的接收装置，应采用旋转偶极发射装置相继发送六个方向的合成电流矢量是***佳选择，此时测区内的任何一点都能观测到***佳的电磁场信号以及15组张量阻抗要素值。如果测区内仅沿剖面线布设接收装置，可采用交替偶子发射装置，分别发送两个互为垂直的电流矢量，但只能获得一组张量阻抗要素值。交替偶极发射装置在交替偶极发射装置中发射机分别（非同时）向互相垂直的两对偶极子***电流，在地下建立两组互为垂直或夹角大于45°的电流矢量和相应极化方向的两组磁场，此时按公式（6）和（7）只能解出一组四个张量阻抗要素值。***简单的偶极发射装置如图3所示。其它组合也可组成交替偶极发射装置，如图4所示。图3交替偶极发射装置图4交替偶极发射装置在图4中，如果令电极U的方向为0°，那么电极W和电极V的连线方向便为90°。如果发射机先向电极U供电，则电流矢量为0°，然后再向电极W、V同时供电，则其电流矢量为90°，结果便是交替偶极发射方式（图4中***头所示）。如果同时向电极U供电I1，向电极W供电-I3，向电极V供电I2=0，并且I1=-I3，此时电流便从V向W流动，则合成电流矢量方向为30°（令电极U的方向为0°）。***终两个合成电流矢量夹角为90°，也是交替偶极发射装置（图4中黑箭头所示）。野外施工中首先发射六个方向的合成电流矢量，然后选择发射电流***大的、近于垂直的两个发射方向以形成交替偶极发射装置。在图3中如果只给一对偶极子供电，便简化为标量可控源电磁法CSAMT，此时在地面只需观测磁场分量H和与其相垂直的电场分量E，按公式（2）计算测点下方的视电阻率值。3）张量可控源发射装置的特点可根据确定好的发射频率和发射时间同时向发射机和接收机预置工作列表（包括发射的波形、***大电流强度和发射角度、频率、叠加次数及每个发射频率工作起、止时间等），便可根据野外接收和发射人员约定的开始时间自动执行工作列表内的所有频率的发射和数据采集工作；发射装置可任意组合，发射和接收由高精度GPS同步；可任意编辑发射波形，可使用国产50Hz，400V三相发电机做动力源由于GPS模块可存储时间信号，因此在GPS信号盲区仍可进行***同步；由于发射系统的控制器TXB-07与接收系统主机性能一致，因此两者之间高度同步，于是叠加过程可以在时间域进行，这样大大提高了数据处理速度。由于可控源场强可控，在电磁干扰大的地区也能获得高质量的观测结果，这与CSAMT法一样。张量可控源电磁法接收系统接收系统由两个或三个磁场传感器（MFS-07e），两对电场传感器（不极化电极）和一台ADU-07e主机组成，是标准的大地电磁测深仪。发射装置和接收系统之间由高精度GPS同步（图5），也可由事先输入的工作列表同步。图5张量可控源电磁法（TC***T）组成左图为接收系统，右图为发射系统由于张量可控源电磁法主要用于详查和精查阶段，测点距离一般为20m-150m，所以可采用带***站的接收系统，即一台ADU-07e主机带三个***站，同时完成四个测点观测任务（图6）。主机与***站之间由电缆同步。如果有几台ADU-07e同时观测，工作效率非常高。接收系统可***应用于MT和AMT观测。图6一台主机可同时完成四个测点观测张量可控源电磁法的主要特点1）正如前述，张量可控源发射装置可以产生任意极化方向的磁场信号，因此可以求解测点下的多组张量阻抗要素值，这不仅适合探测二维、甚至三维的地质体，而且可选择质量***高的张量阻抗要素值进行反演解释。标量可控源电磁法（CSAMT）仅适合探测一维地质结构。2）由于张量可控源发射装置建立的合成电流矢量方向I⃑可控，也即发射的***佳场强位置是可控的，因此在发射装置周围区域内均可布置接收系统，并能接收到***强的电磁场信号。所以它比CSAMT的观测范围大的多（图7）。3）张量可控源场源强度可控，可进行多次叠加，对每个测点都可获得多组张量阻抗要素值，因此在电磁噪声环境较强的地区也能观测到高质量数据。图7在旋转偶极发射装置的周围空间远场范围内都可布置接收系统4）当CSAMT发射偶极子位于地下高导体之上并与其走向一致时，发射的电磁场能量部分被高导体吸收，导致测点处的电磁场减弱，信噪比降低，但张量可控源发射装置由于发射的电磁场方向是可变的，所以可以避免这一问题。5）张量可控源发射的是三维电流体系，能有效探测复杂的地质构造（图8）。图8张量可控源发射装置在地下建立的三维电流体系6）张量可控源可以测量发射电流和接收电流的频率和强度，用以计算近区和远区的地下电性结构，由于这些电流是近于垂直的所以对高阻层敏感（反演软件正在编制中）。7）可与同测点的MT数据进行联合反演，相互约束，增加勘探深度。8）发射机轻便，仅重35kg，输出电压&plu***n;560V，***大输出电流&plu***n;40A，如果外加变压器，输出电压可升至1000V以上，此时发射机很重，需要卡车装载。)